发展轻轨交通构建多层次城市轨道交通体系.docx

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发展轻轨交通构建多层次城市轨道交通体系

“十二五”期间我国社会经济将保持平稳快速增长，是城市化进程继续加快，产业结构深入调整的重要时期，也是中国城市轨道交通产业结构调整、产业升级的关键时期。

急需适应不同地区、不同运量、不同标准、差别化、多层次的城市轨道交通体系，新型交通体系的研究需求日益迫切。

所谓轻轨交通，是指利用轨道作为车辆导向的运输方式，并以客运交通为主。

1978年3月在布鲁塞尔召开的第一次国际轻轨交通委员会上，对轻轨交通的名称，取得了统一的命名，称为LightRailTransit即:

轻轨交通，简称“轻轨”（英文缩写LRT）。

国际公共交通联合会（UITP）曾为轻轨下了定义，认为轻轨交通车辆施加在轨道上的荷载重量，相对于火车和地铁的荷载来说比较轻，因而称之为轻轨。

环境友好型的开放式地上轻轨交通系统，建设成本低廉、建设周期短，具有运行速度快、舒适度高、安全性好、可达性高、用地省、能耗低、环境友好等优点，可结合城市改造，提升公共交通的吸引力，是一种环保高效的中低运量城市轨道交通系统，在国外发达城市得到大量应用。

我国虽然对轻轨交通技术进行了一系列研究，但是还没有一条真正意义的轻轨交通系统，没有掌握系统关键技术，重大装备的研制更是与国际水平存在较大差距。

轻轨交通技术集成示范项目的研究，可满足“十二五”国家发展战略的需求，主要体现在以下三个方面：

第一，是构建多层次城市综合交通体系的需要

1）城市轨道交通是国家科技发展的重点领域及其优先主题

随着我国城市化、现代化、机动化进程的加快，城市的交通需求不断增长和变化，机动车特别是小客车增长进入了爆发期，很多城市遇到了交通拥堵、能源危机、环境污染等问题。

我国城市交通面临着前所未有的压力与考验。

优先发展公共交通，特别是轨道交通，不仅是缓解城市交通拥堵的有效措施，也是改善城市人居环境、促进城市可持续发展的必然要求。

轨道交通系统作为城市大容量、大众化的公共客运交通的骨干方式，相比小汽车具有用地省、运能大、节约能源、电力牵引、污染小的优点,无疑是解决大城市交通问题的有效手段之一。

城市轨道交通是今后我国科学技术发展的一个重点领域，是促进我国城市可持续发展的重要战略举措。

《国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要》和《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》中明确了城市轨道交通在特大城市公共交通体系中的骨干作用，并将“交通运输业”作为重点领域及其优先主题进行部署。

2）单一的地铁制式已不能满足多层次轨道交通的需求

从轨道交通型式来看，城市为满足不同的客运走廊和区域的运量需求，应该形成多层次的轨道交通模式，目前我国城市的运输体系以地铁为主，尚不能满足大，中、小运量交通模式的城市综合交通体系的要求。

目前我国城市轨道交通规划与建设集中在特大城市和大城市，且多为地铁系统，据统计，截止到2010年底，我国大陆地区已有北京、上海、天津、广州、长春、大连、重庆、武汉、深圳、南京十二个城市41条线（包括广佛线）投入运营，正线线路总长1417km，运营的车站878座。

根据国务院已批复的近期轨道交通建设规划（规划年度一般约为6至9年），全国已有28个城市获得批复建设，在建总里程超过1600km，在建车站1128座，这些线路和车站几乎全部为地铁系统、地下工程，图1-1为我国城市轨道交通建设发展情况。

图1-1我国城市轨道交通建设发展情况

地铁系统高昂的造价、较长的建设周期、较高的建设风险、巨大的运营补贴等问题严重困扰着地方和国家政府，给政府带来了巨大的压力。

从近年来我国建成的地铁线路来看，综合平均造价每公里在6亿元人民币左右，有的城市更是直逼每公里10亿元。

如此巨大的建设投资对于目前中国的城市来说是难以负担。

加之地铁运营成本非常高，据测算，地铁运营成本为建设成本的2-3倍，世界上大多数地铁公司都长期处于负债，亏损运营，要靠政府财政进行补贴，给地方政府带来巨大的财政压力，中小城市更是望而却步。

漫长的建设周期对城市景观、交通等影响比较大，这一问题随着新线的建成通车，风险将会更加严峻。

对于一些交通运量需求不是太高的城市，以及大城市中心区以外、客运量相对较小的区域，如仍兴建大运量的地铁，就不是恰当的选择了。

3）轻轨交通系统在国外大量应用，是公共交通的一种发展趋势

据统计，世界12个有轨道交通的国家中，建设地铁的城市55个，地铁线路长度4524公里，而建设轻轨的城市有317个，轻轨线路总长达到11298公里。

法国目前15座城市拥有轻轨，4座城市拟建轻轨，轻轨线路总长度约为450km。

波尔多轻轨为了解决城市景观等问题，在市中心采用APS地面供电系统。

德国目前拥有2800多公里的轻轨与有轨电车线路。

瑞典的哥德堡,政府鼓励民众乘坐轻轨，轻轨在市区内有优先通行权。

西班牙和意大利则采用了低地板轻轨车辆技术。

表1-1国际上一些城市轻轨线网长度与客流量

城市

国家

线路长度（km）

日客流量（人）

每公里日客流量

（人/km）

波特兰

美国

6.4

11800

1833

西雅图

美国

2.1

1780

851

塔科玛

美国

2.6

2925

1136

坦帕

美国

4.8

1082

224

孟菲斯

美国

11.3

2500

222

圣地亚哥

美国

24.6

86100

3497

南特

法国

43.5

266300

6122

格勒诺布尔

法国

35.0

200000

5714

斯特拉斯堡

法国

53.0

280000

5283

波尔多

法国

43.9

165000

3759

诺丁汉

英国

14.0

25000

1786

轻轨在城市交通网络中所承担的作用可以分为三类：

一是作为城市骨干交通模式，承担大量的公共交通客流；二是在城市经济活动密集的中心区域提供便利的交通服务；三是作为快速轨道交通在城市特殊地区的延伸或加密。

城市骨干交通模式：

轻轨在城市公共交通中扮演重要角色，承担大量客流，如美国的圣地亚哥、法国南特、波尔多等。

其中有的甚至作为城市公共交通的主体，比如澳大利亚墨尔本和法国斯特拉斯堡。

城市经济活动密集中心区：

在城市中心区人口、经济活动密集区域提供便捷的绿色的公共交通服务。

近年来这种形式在美国得到较广泛应用。

例如美国的西雅图、塔科玛、孟菲斯、坦帕等城市。

其中西雅图、孟菲斯和坦帕采用的还是传统外形的有轨电车。

快速轨道交通功能在特定区域的延伸和加密：

在有些大城市，地铁、轻轨等快速轨道交通比较发达，但有的区域尚未被这些快速轨道交通服务所覆盖。

有的是在市中心区，快速轨道交通无法深入；有的是在城市外围区域，快速轨道交通没有延伸到。

在这些情况下，轻轨起到了对快速轨道交通线网进行加密、延伸和接驳的作用。

具体可以分为三种：

作为其他轨道交通网络在市中心区域的补充，代表城市：

美国波特兰；作为其他轨道交通网络在城市外围的接驳线路和加密线路，代表城市：

法国巴黎；作为其他轨道交通网络在大城市周边卫星城或新开发区域的延伸线路，代表城市：

英国伦敦卫星城克罗伊顿。

下图为国外轻轨的运营图。

图1-2国外城市轻轨交通系统

4）轻轨交通的技术特点及优势

轻轨是在有轨电车的基础上发展起来的现代化的有轨交通系统，是一种集多专业先进技术于一身的系统工程，在信号自动控制和集中调度配合下，将能快速而安全地完成中低客运量的旅客运输任务。

轻轨交通属于中小运量交通模式，适应范围为单向高峰小时0.5--2万人次，填补了公共汽车与地铁运量间的空白。

特别适合用在我国的中小城市作为公共交通的骨干，大城市、特大城市作为地铁系统的补充。

与地铁相比，轻轨交通具有以下突出优点：

其一是人性化，100%低地板轻轨车客室地板面低，只需要很低的站台，方便老人小孩上下车，同时在土建成本上远低于地铁建设，建设周期上也短得多。

其二是噪声低，不会对周边环境产生太大的影响。

其三是景观和谐，由于基本不需要建设隧道和高架，不会对城市环境和景观造成破坏，与城市建设相结合，反而给人一种和谐之美。

其四是节能节地，没有因为隧道而增加的环控设备费用和能源消耗。

轨道交通系统单位能耗为小汽车的1/40。

而轻轨地面车站能耗约为地铁系统的十分之一，综合电耗小于地铁的一半。

人均占用土地资源轻轨为小汽车的1/115。

轻轨交通满足降低能耗，节约资源的需求。

其五是灵活适应运量变化，由于轻轨车“短小精悍”，可以更好地应对高低峰客流反差引起的编组变更问题。

线路适应不同的城市道路横断面形式，既可以将上下行线路布置在道路横断面的中央，又可以分别布置在机动车道的两侧，还可以将上下行线路布置在道路横断面的一侧。

其站台形式也很灵活，可以在上下行线路之间设置站台形成“岛式”站台，也可以在上下行线路的外侧分别布置站台形成“侧式”站台。

轻轨的转弯半径也比较符合城市道路的要求，大多数轻轨的转弯半径都在18m到25m之间。

大多数轻轨的爬坡能力能够达到6%，有的甚至达到10%。

在平面交叉口，拥有分离路权的轻轨可以享受到信号优先控制，这样就可以提供更短和更可靠的行程时间，提高轻轨的服务质量。

另一方面，由于其良好的制动-加速性能，轻轨也可以不享受任何信号优先，而和其他交通工具使用同样的信号相位通过交叉口。

轻轨的供电形式灵活多样，可以使用最常见的架空接触网供电，在不方便架设接触网的情况下，可以使用人畜安全的地面第三轨供电。

在有的情况下甚至可以使用车体自带的电池供电。

另外，先进的电磁供电技术也在研发之中。

5）轻轨交通的适用区域

轻轨交通系统是一种绿色低碳环保的公共交通方式，可以弥补其它城市公共交通的不足，实现交通为城市发展服务，交通为居民服务；低碳环保，促进大中城市公共交通可持续发展；可规避中小城市地铁建设的高风险，缓解建设资金紧张及运营补贴的困难。

综合分析国际上轻轨系统的使用情况，可以把轻轨在城市交通系统中的功能定位划分成三种：

其中第三种还可以细分为三个类型，一是作为快速轨道交通在城市中心人流活动密集区域的加密，二是在城市外围串接、加密和接驳不同线路的大容量快速轨道交通，三是作为城市主干大容量快速轨道交通在卫星城和新城内的延伸线。

相对应地，适合轻轨系统的地区大致可以包括：

主城区内部交通需求较大的中小城市；需要加强城区内公共交通网密度，提高公交分担率的大城市；需要加强中心城和外围新城联系的大城市；以及需要加强外围新城之间联系的大城市。

综上所述，建设低碳节能、安全便捷、环境友好、人性化、建设成本低的公交型轻轨交通系统，是满足发展适用不同地区、不同运量、不同标准、差别化、多层次的城市轨道交通体系的国家战略需要。

第二，是填补重大技术装备空白，培育国家战略性新兴产业的需要

1）“十一五”国家科技支撑计划重点项目“新型城市轨道交通技术”成果转化的需要

“十一五”国家科技支撑计划重点项目“新型城市轨道交通技术”围绕城市轨道交通的政策、规划方法、标准体系、关键标准以及核心技术等开展了多项研究工作。

其中课题六“100%低地板车研制”，成功开发研制出我国首列具有完全自主知识产权的100%低地板轻轨车，基本掌握了以下关键核心技术：

独立轮动/拖车转向架、轻量化铝合金车体、牵引变流器、辅助逆变器及充电机、牵引电机、列车网络监控系统、多模块铰接装置等关键技术。

如何将这些政策与方法、标准与核心技术加以综合应用，有效解决城市轨道交通高速发展、大规模建设和网络化运营出现的新问题，满足城镇化对交通需求的膨胀发展，将研发的核心技术转化为工程应用，填补我国重大技术装备的空白，形成国家战略性新兴产业，在“十二五”期间还有大量深化研究的需求。

图1-3“十一五”研制的100%低地板车

2）车辆核心技术装备与国际先进水平差距较大，设备采购受制于人

100%低地板车是轻轨交通运输装备的前沿技术，世界上主要的轻轨车辆生产厂商包括：

法国的阿尔斯通，德国的西门子，加拿大的庞巴迪和法国的劳尔等。

西门子、阿尔斯通和庞巴迪公司已经生产了近千辆准低地板和100%低地板车，已形成了系列化和标准化的车型体系，下图为国外车辆制造企业的100%低地板轻轨车的系列产品。

100%低地板轻轨车技术是国外垄断技术，据统计，国外进口100%低地板轻轨车每辆的造价至少2500万人民币。

我国尚无100%低地板轻轨系统的工程实施经验，车辆及制动控制装备只能进口，需要研制新型轨道交通运输技术与装备，填补轨道交通体系轻轨系统装备的空白。

图1-4国外某车辆厂商的低地板车辆系列产品

以阿尔斯通的CITADIS系列车型为例，已基本形成了针对不同需求的系列车型，而我国100％低地板车辆仅有一台试验车，从技术指标和系列化、标准化方面还存在很大的差距（见表1-2、1-3）。

表1-2阿尔斯通Citadis车主要技术参数

系统

尼斯

耶路撒冷

特纳利法

列蒙

马德里

阿尔及尔

兰斯

型号

302

402

数量

车长

32.02

32.52

32.16

32.52

43.81

32.42

车宽

2.65

2.4

2.65

2.4

重量

42.2

42.8

41.4

39.1

39.7

54.2

39.6

坐席数

56+8

站席数

162

164

144

163

149

224

149

轮对数

动力转向架轮径

590

610

非动力转向架轮径

590

610

功率

4×120

6×120

4×120

6×120

4×120

表1-3我国100％低地板车辆主要技术参数

轨距

1435mm

车辆宽度

2650mm

车辆长度

29800mm

车门开启的最小宽度

1300mm

地板面高度

380mm

受电弓高度

3670to5370mm

最大的坡度

35%

最大加速度

1.0m/s²

最大制动减速度

1.2m/s²

紧急制动减速度

2.0m/s²

构造速度

80km/h

最大运行速度

70km/h

供电电压

750V.DC（500-900V.DC）

轴重

11t

平稳性指标

≤2.5

3）加快轻轨交通系统关键技术的国产化的需要

然而，与国外发展了几十年的综合技术实力相比，整车系统集成与工装与国际先进水平差距较大，同时轻轨交通系统关联到机械制造、电子技术、信息技术、新型材料等相关产业技术创新与集成，以“十一五”科研成果为基础，结合国家需求，我们还紧迫需要对一些核心技术和应用继续深入研究，急需针对轻轨交通系统的工程化运行及车辆优化等方面的关键技术进行研究优化甚至突破，可概括为以下几个方面：

●车辆系统集成优化：

需要从研究、控制、设计、生产等方面对系统可靠性、稳定性、安全性、工艺性、环保性、可维性、节能性、控制性能、人性化等问题进行优化。

●新型供电技术突破：

旨在结合景观优化，研制新型去架空网的供电装置，掌握核心关键技术，打破国外的技术垄断。

●轻轨交通运营及控制技术创新：

我国道路交通环境复杂，技术难度大，结合我国交通特点，研究开放式轻轨在我国道路交通状况下的安全、高效运行，建设有中国特色的轻轨交通系统。

●轻轨交通建设及示范问题：

借鉴国外模式，研究在环保、景观、人文等方面适合我国国情的轻轨交通模式，并实现示范推广。

因此，急需针对轻轨交通系统的工程化运行及车辆优化等方面的关键技术进行研究，将科技成果转化成工程应用，从而依托国内现有生产制造能力，形成工程化、系列化商用车辆批量生产能力，使国产100％低地板轻轨车在国际市场上具有竞争力，这对于打破国外的技术垄断，发展具有我国自主知识产权的、世界领先的轻轨交通产业，有效控制轨道交通建设成本、带动相关产业经济发展，非常必要。

第三，是满足城镇化发展的国家战略，建设低碳城市的需要

轻轨交通适应城市人性化、宜居的发展需求，满足大部分中小城市或大城市区域对提升公交水平的需求，彰显城市个性，实现城市功能再造。

1）我国城市化迅速发展的需要，公共交通需要未雨绸缪

据2010年国家统计年鉴数据，全国城市400万人口以上14个，200-400万人口28个，100-200万82个，50-100万110个，20-50万51个。

（100万以上人口的城市124个。

50万以上人口城市234个），在国家已审批的29个城市的轨道交通线网中三分之一是辅助线，由统计数据知大部分城市的适合发展轻轨交通。

轻轨交通系统在城市交通中能够起到大容量公共交通干线的作用。

中小城市的线网规划就是选用中小运量的轻轨系统。

国家政策鼓励100万以上人口城市大力发展城市轨道交通。

一些大城市的加密线路，一些中小城市特别是西部城市对地铁系统的造价很难于承受，轻轨系统成为了可能的选择。

还有机场线和旅游观光线路也适应和需要轻轨系统。

2）可利用轻轨交通重新构建城市骨架

据国外调研资料，发达国家早在20年前就已将发展轻轨交通作为解决城市发展和缓解交通拥堵的重要手段，从而使公交更具吸引力，改善了城市面貌，城市更美好。

主要体现在：

●政府鼓励民众乘坐轻轨，轻轨在市区内有优先通行权。

●减少城市里的小汽车，轻轨可以使汽车少进入市中心，为居民争取被小汽车占用的地面空间，利用轻轨交通重新构建城市骨架。

法国斯特拉斯堡市从1994年开始禁止小汽车进入市中心区，使市中心成为轻轨交通、自行车和步行者的天下。

20年时间，市民对轻轨的支持率由50％上升到95％。

●巴黎1990-2015总体规划中交通规划在城市客运方面的目标是每年降低3％的小汽车运量，每年增加2％的公共交通运量，提高步行和自行车出行。

●政府对轨道交通投资比例对地面交通有优惠：

地面线可达35％；地下线为20％。

下图为国外某城市轻轨建设前后的城市形象。

建设前建设后

图1-5国外轻轨建设前后的城市形象对比

3）轻轨交通可为建设低碳城市提供有效手段

实现交通为城市发展服务，交通为居民服务，与我国城镇化进程发展统筹规划实施，充分发挥公共交通对城市发展的作用。

发展低碳生态型轻轨交通，将成为我国城市发展的必然选择。

综上所述，轻轨交通技术集成与示范研究通过对100%低地板轻轨交通系统关键技术的研究、装备研制与工程示范，可攻克100%低地板轻轨工程化整车工装集成、公交化运营控制、无接触网供电、生态地面轨道等核心技术，建设开放式轻轨交通工程示范线，既是构建多层次城市综合交通体系的需要，也是填补重大技术装备空白，培育国家战略性新兴产业的需要，更建设低碳城市的需要，符合国家的科技发展战略。

通过对100%低地板轻轨交通系统关键技术的研究、装备研制与工程示范，攻克100%低地板轻轨工程化整车工装集成、公交化运营控制、无接触网供电、生态地面轨道等核心技术，建设新型开放式轻轨交通工程示范线，总体技术指标达到国际领先水平。

为全国124个100万以上人口的城市和234个50万以上人口的城市提供一种新型公共交通系统，有效解决我国城市轨道交通制式单一带来的一系列问题，构建适应不同地区、不同运量、不同标准、差别化、多层次的城市轨道交通技术与装备体系。

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